升壓電源和高壓DAC為天線和濾波器提供調諧信號
發布時間:2020-02-10 來源:Ken Kavanagh 責任編輯:wenwei
【導讀】天線陣列和濾波器常常通過改變鈦酸鋇鍶(BST)電dian容rong上shang的de電dian壓ya來lai進jin行xing調tiao諧xie。將jiang這zhe種zhong鐵tie電dian材cai料liao應ying用yong於yu電dian容rong時shi,隻zhi需xu施shi加jia一yi個ge電dian壓ya,即ji可ke導dao致zhi其qi晶jing體ti結jie構gou發fa生sheng細xi小xiao的de變bian化hua,從cong而er改gai變bian其qi介jie電dian常chang數shu,電dian容rong值zhi因yin而er隨sui之zhi改gai變bian。相xiang比bi於yu傳chuan統tong的de變bian容rong二er極ji管guan,電dian子zi可ke調tiao諧xieBST電容能夠處理更高的功率和更大的信號幅度。
在典型應用中,調諧電容可補償器件容差,調整濾波器的截止頻率,或者匹配可調諧天線的網絡阻抗。BST電容的調諧是通過施加0 V至30 V的電壓來實現。現代電子器件所用的電源電壓呈現越來越低的趨勢,3.3 V、2.5 V甚至1.8 V電dian源yuan已yi成cheng為wei常chang用yong電dian源yuan,尤you其qi是shi在zai電dian池chi供gong電dian的de應ying用yong中zhong。如ru果guo僅jin僅jin針zhen對dui這zhe一yi功gong能neng而er增zeng加jia一yi個ge單dan獨du的de電dian源yuan,盡jin管guan可ke以yi獲huo得de調tiao諧xie的de好hao處chu,但dan並bing不bu總zong是shi值zhi得de這zhe樣yang做zuo。因yin此ci,需xu要yao一yi種zhong簡jian便bian的de方fang法fa來lai產chan生sheng所suo需xu電dian源yuan。
以此應用為例,假設電源電壓為3 V,但為了完全控製BST電容,需要20 V以上的電壓。兩個主要電路模塊分別是升壓開關轉換器ADP1613和高壓DAC AD5504。圖1所示電路可產生高達30 V的DAC輸出電壓。DAC輸出設置BST電容的偏置電壓,從而調整天線響應。

圖1. 升壓電源和高壓DAC為BST電容提供調諧信號
AD1613是一款升壓DC-DC開關轉換器(圖4),集成了功率開關,能夠提供高達20 V的輸出電壓。通過使用外部器件,它可以輸出更高的電壓。如圖所示,ADP1613從3 V輸入產生32 V輸出。 ADIsimPower™工具可以幫助設計人員根據輸入要求輕鬆確定適當的器件。
ADP1613的32 V輸出為四通道12位高壓DAC AD5504(圖5)供電,而該DAC的四路輸出各自可以提供最高60 V的電壓。R_SEL 引腳上的電壓決定其滿量程輸出。在此應用中,R_SEL連接到VDD,從而將滿量程輸出設置為30 V。DAC寄存器通過3 V兼容串行接口進行更新。利用脈衝將負載引腳(LDAC)拉低,可以同時更新所有四個DAC,因此可以同時改變四個BST電容。
圖2所示為一個用作可調諧匹配網絡的BST電容的等效電路。圖3顯示了BST電容與電壓的傳遞函數以及天線響應。BST電容可以從Agile RF等供應商處購得。

圖2. BST電容等效電路

圖3. 偏置電壓與BST電容的關係以及相應的天線響應

圖4. ADP1613功能框圖

圖5. AD5504功能框圖
諸如圖1所suo示shi的de電dian路lu對dui目mu前qian正zheng受shou到dao兩liang種zhong對dui立li要yao求qiu夾jia擊ji的de新xin一yi代dai移yi動dong電dian話hua有you利li。一yi方fang麵mian一yi如ru既ji往wang地di需xu要yao減jian小xiao尺chi寸cun和he功gong耗hao,而er另ling一yi方fang麵mian又you需xu要yao提ti高gao性xing能neng,以yi便bian通tong過guo在zai更geng小xiao的de體ti積ji中zhong安an裝zhuang更geng多duo天tian線xian和he無wu線xian電dian係xi統tong來lai利li用yong更geng多duo的de頻pin段duan。就jiu體ti積ji和he效xiao率lv而er言yan,天tian線xian設she計ji人ren員yuan漸jian已yi達da到dao物wu理li設she計ji的de極ji限xian,一yi旦dan縮suo小xiao天tian線xian體ti積ji,效xiao率lv即ji會hui下xia降jiang。可ke調tiao諧xie天tian線xian解jie決jue了le多duo頻pin段duan、多模式手機中的這一問題,並且能夠擴展手機的工作頻率範圍,例如從美國GSM850切換到歐洲GSM900,同時尺寸和效率保持不變。在多用途設備中,發送短信、通tong話hua或huo瀏liu覽lan網wang絡luo會hui涉she及ji到dao不bu同tong的de頭tou部bu和he手shou部bu位wei置zhi,這zhe會hui給gei天tian線xian提ti供gong不bu同tong的de負fu載zai阻zu抗kang,導dao致zhi天tian線xian失shi諧xie和he信xin號hao質zhi量liang下xia降jiang。可ke調tiao諧xie阻zu抗kang匹pi配pei網wang絡luo則ze能neng根gen據ju條tiao件jian變bian化hua隨sui機ji應ying變bian,恢hui複fu失shi諧xie的de信xin號hao。
升壓DC/DC開關轉換器工作頻率為650 kHz/1300 kHz
ADP1613 升壓轉換器采用2.5 V至5.5 V單電源供電,卻能夠提供150 mA以上的電流和高達20 V的電壓。通過將一個2 A、0.13 Ω功率開關與一個電流模式脈寬調製調節器集成在一起,其輸出隨輸入電壓、負載電流和溫度變化而改變的幅度不到1%。工作頻率可通過引腳選擇,並可通過優化實現高效率或最小外部元件尺寸:650 kHz時,其效率可達到90%;1.3 MHz時(shi),其(qi)電(dian)路(lu)能(neng)夠(gou)以(yi)最(zui)小(xiao)空(kong)間(jian)實(shi)現(xian),因(yin)而(er)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備(bei)和(he)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)中(zhong)的(de)空(kong)間(jian)受(shou)限(xian)環(huan)境(jing)。可(ke)調(tiao)軟(ruan)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)可(ke)將(jiang)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao),從(cong)而(er)確(que)保(bao)安(an)全(quan)、可預測的啟動條件。ADP1613在開關狀態下的功耗為2.2 mA,在非開關狀態下的功耗為700 μA,而在關斷模式下的功耗為10 nA。它采用8引腳MSOP封裝,額定溫度範圍為–40°C至+85°C,千片訂量報價為0.70美元/片。
四通道12位DAC提供高壓輸出
四通道12位高壓DAC AD5504 提供引腳可選的0 V至30 V或0 V至60 V輸出範圍。該器件功能完整,內置精密基準電壓源、溫度傳感器、四個雙緩衝DAC和四個高壓放大器。上電時,數字部分使能並設置為已知狀態,模擬部分則保持禁用狀態,n power-up, the dig直到通過SPI端口發出上電命令。如果芯片溫度超過110°C,溫度傳感器將斷開模擬輸出,並設置一個報警標誌。在30 V模式下,AD5504的最大微分非線性(DNL)額定值為1 LSB,而最大積分非線性(INL)額定值為3 LSB。它采用10 V至62 V和2.3 V至5.5 V電源供電,正常模式下的功耗為2 mA,而掉電模式下的功耗為30 μA。它采用16引腳TSSOP封裝,額定溫度範圍為–40°C至+105°C,千片訂量報價為9.92美元/片。
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